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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verändern einer Trainingskraft
während
eines Trainingsbewegungsablaufs, die von einem Trainingsgerät auf ein
Zug- oder Druckmittel ausgeübt
wird.
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Aus
der Praxis sind verschiedene Trainingsgeräte zum Krafttraining und zur
Bewegungstherapie bei Rehabilitationsmaßnahmen bekannt. Eine trainierende
Person führt über Betätigungselemente
des Trainingsgeräts
Bewegungen gegen eine Trainingskraft aus, die durch ein bewegliches
Trainingsgewicht vorgegeben wird. Das in einer Gewichtsführungseinrichtung
längsbeweglich
gelagerte Trainingsgewicht ist üblicherweise über ein
Zug- oder Druckmittel und mindestens eine Umlenkeinrichtung mit
dem Betätigungselement
oder den Betätigungselementen
des Trainingsgeräts
verbunden.
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Während des
Trainings führt
die trainierende Person einen vorgegebenen Trainingsbewegungsablauf
mehrfach durch, um die durch den Trainingsbewegungsablauf beanspruchten
Muskeln durch die wiederholten Bewegungen gegen die Trainingskraft zu
trainieren.
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Üblicherweise
sind in einem Stapel angeordnete Trainingsgewichte in unterschiedlicher
Anzahl an das Zugmittel des Trainingsgeräts ankoppelbar. Alle den Gewichtsstapel
bildenden Trainingsgewichte sind in der vertikal angeordneten Gewichtsführungseinrichtung
längsbeweglich
geführt,
wobei bei dem jeweiligen Trainingsvorgang nur die jeweils an das
Zug- oder Druckmittel angekoppelten Trainingsgewichte bewegt werden,
während
die übrigen,
nicht an das Zugmittel angekoppelten Trainingsgewichte einen ruhenden
Gewichtsstapel in der Gewichtsführungseinrichtung
bilden. Nachfolgend wird vereinfachend die Ausgestaltung des Trainingsgerätes mit
einem Zugmittel beschrieben, mittels dessen die angekoppelten Trainingsgewichte
angehoben und abgesenkt werden können.
Durch eine geeignete Kraftübertragung
unter Verwendung von Druckmitteln, beispielsweise mit einem geeigneten
Hebelmechanismus, kann in vergleichbarer Weise der Stapel von Trainingsgewichten
auch nach oben gedrückt
und nicht nach oben gezogen werden, sofern es für den Trainingsvorgang zweckmäßig ist.
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Die
Einstellung oder Veränderung
der Trainingskraft erfolgt bei derartigen aus der Praxis bekannten
Trainingsgeräten
dadurch, dass jeweils Trainingsgewichte in unterschiedlicher Anzahl
an das Zugmittel angekoppelt werden. Dieses Ankoppeln von Trainingsgewichten
kann nur im entlasteten Zustand erfolgen, so dass alle Trainingsgewichte
zu einem ruhenden Gewichtsstapel abgesenkt sein müssen. Die
Umstellung der Trainingskraft ist dadurch verhältnismäßig zeitaufwendig und ausschließlich im entlasteten
Zustand möglich,
so dass eine Veränderung
der Trainingskraft während
eines Trainingsbewegungsablaufs nicht möglich ist. Als Trainingsbewegungsablauf
wird ein Bewegungsablauf zwischen dem Abheben der Trainingsgewichte über das
Anheben bis zu dem nachfolgenden vollständigen Absenken der Trainingsgewichte
bezeichnet. Üblicherweise wird
ein derartiger Trainingsbewegungsablauf an dem Trainingsgerät mehrfach
durchgeführt,
um einen Trainingseffekt zu erzielen.
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Untersuchungen
haben ergeben, dass die Trainingsergebnisse merklich verbessert
werden können,
wenn während
eines Bewegungsablaufs keine gleichbleibende Trainingskraft auf
die trainierende Person ausgeübt
wird, sondern während
eines Anhebens der Trainingsgewichte eine geringere Trainingskraft
und während
des Absenkens der Trainingsgewichte eine größere Trainingskraft auf die trainierende
Person ausgeübt
wird. Mit Trainingskraft wird die von den Trainingsgewichten auf
das damit verbundene Zugmittel ausgeübte Gewichtskraft bezeichnet.
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Aus
den vorangehend genannten Gründen kann
die Veränderung
der Trainingskraft während
eines Trainingsbewegungsablaufs jedoch nicht durch eine Veränderung
der angekoppelten Anzahl von Trainingsgewichten erzeugt werden,
da ein Ankoppeln zusätzlicher
Trainingsgewichte zur Vergrößerung der
Trainingskraft oder ein Abkoppeln von Trainingsgewichten zur Verminderung
der Trainingskraft während
des Trainingsbewegungsablaufs nicht möglich ist. Die aus der Praxis
bekannten Trainingsgeräte sind
demzufolge nicht geeignet, um mit diesen Trainingsgeräten ein
Verfahren zum Verändern
der Trainingskraft während
eines Trainingsbewegungsablaufs durchführen zu können.
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Es
wird deshalb als eine Aufgabe der Erfindung angesehen, ein Verfahren
so auszugestalten, dass mit einfachen Mitteln schnell und zuverlässig die
Trainingskraft, die von einem Trainingsgerät auf ein Zugmittel ausgeübt wird,
während
eines Trainingsbewegungsablaufs verändert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren gelöst,
bei dem ein ungeteiltes Trainingsgewicht in einer Gewichtsführungseinrichtung längsbeweglich
angeordnet ist, die um eine sich quer zur Führungsrichtung erstreckenden
horizontalen Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, und bei dem während des
Trainingsbewegungsablaufs ein Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
verändert
wird. Die Veränderung
der durch das Zugmittel übertragenen
Trainingskraft erfolgt demzufolge ausschließlich über eine Schwenkverstellung
der Gewichtsführungseinrichtung
und ohne eine Veränderung
der an das Zugmittel angekoppelten Masse des Trainingsgewichts.
Das Trainingsgewicht kann aus diesem Grund ungeteilt ausgeführt bzw.
ausgebildet sein. Unter „ungeteilt” ist in
diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das Trainingsgewicht nicht
aus mehreren, einen Stapel bildenden Gewichtsscheiben oder dergleichen
besteht, sondern als einteiliger Block ausgeführt ist, der nur zu Montagezwecken, nicht
aber für
eine Veränderung
der Trainingskraft mehrteilig ausgeführt sein kann.
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Durch
den Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung,
der in einfacher Weise manuell oder motorisch angetrieben verändert werden
kann, wird die von dem einen ungeteilten Trainingsgewicht auf das
Zugmittel ausgeübte
Trainingskraft vorgegeben und mit jeder Veränderung des Neigungswinkels entsprechend
verändert.
Die Veränderung
des Neigungswinkels kann einmal, mehrfach oder kontinuierlich während eines
Trainingsbewegungsablaufs erfolgen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass während eines
Anhebens des Trainingsgewichts ein erster Neigungswinkel und während des
Absenkens des Trainingsgewichts ein zweiter Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
vorgegeben wird. Um ein in den letzten Jahren als besonders wirksam
angesehenes „Negativ-Training” zu ermöglichen,
bei dem während
des Anhebens des Trainingsgewichts eine geringere Trainingskraft
als bei dem Absenken des Trainingsgewichts ausgeübt wird, muss lediglich der
Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
während
eines Wechsels der Bewegungsrichtung verändert werden. Der erste Neigungswinkel
ist dabei zweckmäßigerweise
größer als
der zweite Neigungswinkel, wobei als Neigungswinkel der Winkel zwischen
der geführten
Bewegung des Trainingsgewichts in der Gewichtsführungseinrichtung relativ zu der
Lotrechten angesehen wird. Je geringer der Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
ist, umso größer ist
der Anteil der Gewichtskraft des ungeteilten Trainingsgewichts,
der einer Auslenkung des Trainingsgewichts auf Grund einer Betätigung durch
eine trainierende Person entgegen wirkt. Nur in Ausnahmefällen wird
einer der beiden Neigungswinkel sehr klein oder 0° betragen,
da in diesem Fall die größtmögliche Trainingskraft
auf das Zugmittel ausgeübt
wird und die meisten Trainingsgeräte derart ausgestaltet sind,
dass diese größtmögliche Trainingskraft
von den trainierenden Personen nur selten oder nicht in Anspruch
genommen wird.
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Um
komplexe Trainingsbewegungsabläufe zu
ermöglichen
ist vorgesehen, dass während
des Trainingsbewegungsablaufs in Abhängigkeit von einer Auslenkung
des Trainingsgewichts der Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
vorgegeben wird. Der Neigungswinkel kann demzufolge nicht nur in
einer Ruheposition des Trainingsgewichts und in einer maximal ausgelenkten
Position des Trainingsgewichts verändert werden, sondern beispielsweise
in Abhängigkeit
von nutzerspezifischen Vorgaben mehrmals während eines Bewegungsablaufs. So
könnte
beispielsweise die Trainingskraft während des Anhebens des Trainingsgewichts
kontinuierlich oder in mehreren Schritten erhöht werden, um anschließend während des
Absenkens des Trainingsgewichts wieder auf den ursprünglich vorgegebenen Wert
der Trainingskraft reduziert zu werden. Die dadurch vorgebbare periodische
Veränderung
der Trainingskraft kann auch eine Hysterese aufweisen und je nach
Bewegungsrichtung für
eine vorbestimmte Auslenkung des Trainingsgewichts einen unterschiedlichen
Wert annehmen.
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Es
ist natürlich
ebenfalls möglich,
während des
Trainingsbewegungsablaufs in Abhängigkeit
von einem Zeitintervall einen Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
vorzugeben. Eine zeitabhängige
Veränderung
des Neigungswinkels ist insbesondere dann für einen Benutzer besonders
anwenderfreundlich und ermöglicht
ein effizientes Training, wenn die trainierende Person gleichbleibende
Bewegungsabläufe
mehrfach und mit im Wesentlichen gleichbleibenden Bewegungsdauern
durchführt.
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Um
das Training und insbesondere den Trainingsbewegungsablauf individuell
an einzelne trainierende Personen oder an besonders effiziente Bewegungsabläufe anpassen
zu können
ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass vor Beginn eines Trainingsbewegungsablaufs,
beziehungsweise vor Beginn einer Trainingseinheit eine Kennlinie
für die Trainingskraft
vorgebbar ist. Auf diese Weise kann nicht nur in Abhängigkeit
von einer Auslenkung des Trainingsgewichts oder anhand von zeitlichen
Vorgaben der Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung und damit
die Trainingskraft verändert
werden, sondern auch ein komplexer Verlauf der Trainingskraft in
Abhängigkeit
von beliebigen, während eines
Trainingsbewegungsablaufs erfassbaren Parametern vorgegeben und
verändert
werden. Die Veränderung
der Trainingskraft kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich
erfolgen. Die Trainingskraft kann auch über mehrere aufeinander folgende
Trainingsbewegungsabläufe
hinweg verändert
und beispielsweise für
aufeinanderfolgende Trainingsbewegungsabläufe zunehmend vergrößert werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Trainingsgerät, mit welchem eine Veränderung
einer Trainingskraft während
eines Trainingsbewegungsablaufs vorgegeben werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Trainingsgerät, insbesondere
für das
Krafttraining, weist ein in einer Gewichtsführungseinrichtung längsbeweglich
angeordnetes, ungeteiltes Trainingsgewicht auf, das über ein Zugmittel
und mindestens eine Umlenkeinrichtung mit einem Betätigungselement
in Antriebsverbindung steht, wobei die Gewichtsführungseinrichtung um eine sich
quer zu einer Führungsrichtung
erstreckenden horizontalen Schwenkachse an ein Grundgestell schwenkbar
gelagert ist, und mit einer Verstelleinrichtung, mit welcher während eines
Trainingsbewegungsablaufs ein Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
veränderbar
ist. Die Veränderung der
durch das Zugmittel übertragenen
Trainingskraft erfolgt ausschließlich über eine Schwenkverstellung der
Gewichtsführungseinrichtung,
ohne dass eine Veränderung
des Trainingsgewichts erforderlich wird. Das Trainingsgewicht kann
deshalb ungeteilt ausgeführt
sein. Gegenüber
einem Gewichtsstapel von Einzelgewichtselementen hat das ungeteilte
Trainingsgewicht den wesentlichen Vorteil eines einfachen Aufbaus.
Damit entfällt
auch die Notwendigkeit, Trainingsgewichte in unterschiedlich großen Gewichtsstapeln
an das Zugmittel anzukoppeln.
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Eine
Veränderung
der durch das Trainingsgewicht ausgeübten Trainingskraft kann in
einfacher Weise durch eine Veränderung
des Neigungswinkel herbeigeführt
werden, wodurch auch während
eines Trainingsbewegungsablaufs einen nahezu beliebige Verstellung
der Trainingskraft zwischen einem Maximalwert, der durch eine Senkrechtstellung
der Gewichtsführungseinrichtung,
beziehungsweise durch einen Neigungswinkel von 0° vorgegeben wird, und einem
Minimalwert variiert werden kann, der bei Vernachlässigung
eventuell auftretender Reibungskräfte verschwindend gering ist
und einem Neigungswinkel von 90° entspricht.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist
vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung einen elektromotorischen
Antrieb aufweist. Der Antrieb kann auch beispielsweise elektromagnetisch,
hydraulisch oder pneumatisch bewirkt oder unterstützt werden.
Auch eine manuelle Betätigung
der Verstelleinrichtung ist denkbar, ermöglicht jedoch lediglich einfache
und nur seltene Veränderungen
der Trainingskraft während eines
Bewegungsablaufs. Durch eine geeignete Ansteuerung eines elektromotorischen
Antriebs können beliebig
komplexe Trainingsbewegungsabläufe,
beziehungsweise Veränderungen
der Trainingskraft während
eines Trainingsbewegungsablaufs vorgegeben werden.
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Vorzugsweise
weist die Verstelleinrichtung einen Getriebemotor oder einen Schrittmotor
auf. Während
bei einem Schrittmotor die jeweils aktuelle Verstellung der Gewichtsführungseinrichtung
anhand der vorgegebenen, beziehungsweise tatsächlich vorgenommenen Verstellschritte
ermittelt und überwacht
werden kann, können
bei Verwendung eines Getriebemotors zusätzliche Sensoren oder Endschalter
an dem Grundgestell oder an der Gewichtsführungseinrichtung angeordnet
sein, um die jeweilige Position, beziehungsweise den Neigungswinkel zu überwachen,
beziehungsweise deren Vorgabe zu steuern oder zu regeln. Zur Verstellung
der Gewichtsführungseinrichtung
kann beispielsweise eine selbsthemmend ausgeführte Trapezspindel-Verstelleinrichtung
verwendet werden. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar, wobei
eine selbsthemmende Ausgestaltung den Vorteil einer zuverlässigen Beibehaltung
des vorgegebenen Neigungswinkels ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen
bietet.
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Im
Hinblick auf einen möglichst
sicheren und zuverlässigen
Betrieb des Trainingsgeräts
kann zusätzlich
vorgesehen sein, dass das Trainingsgerät eine Festlegungseinrichtung
zur Festlegung der Gewichtsführungseinrichtung
aufweist. Die Festlegungseinrichtung kann dazu verwendet werden,
zu Beginn eines wiederholt durchgeführten Trainingsbewegungsablaufs
den zulässigen
Winkelbereich für den
Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung
vorzugeben. Es ist ebenfalls denkbar, dass lediglich ein unterer
oder ein oberer Neigungswinkel vorgegeben und durch Endanschläge begrenzt
werden können,
um eine unbeabsichtigte oder durch Fehler verursachte unkontrollierte
Schwenkbewegung der Gewichtsführungseinrichtung
zu begrenzen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass durch die Festlegungseinrichtung
auch der Neigungswinkel, bzw. die Neigung der Gewichtsführungseinrichtung und
damit der Führungseinrichtung
für das
Trainingsgewicht vorgegeben und festgelegt werden kann. Es kann
alternativ oder zusätzlich
eine Bremseinrichtung vorgesehen sein, die unerwünscht rasche Veränderungen
des Neigungswinkels unterbinden kann.
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Um
eine automatische Verstellung des Neigungswinkels zu ermöglichen
ist vorgesehen, dass das Trainingsgerät eine Steuereinrichtung zur
Vorgabe des Neigungswinkels der Gewichtsführungseinrichtung aufweist.
Das Trainingsgerät
kann auch eine Regeleinrichtung zur Vorgabe des Neigungswinkels der
Gewichtsführungseinrichtung
aufweisen, die in Verbindung mit einem geeigneten Kraftmesselement die
tatsächlich
ausgeübte
Trainingskraft oder einen anderen geeigneten Messparameter erfasst
und den Neigungswinkel der Gewichtsführungseinrichtung entsprechend
den gewünschten
Vorgaben anpasst.
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Um
auch komplexe Verläufe
der Trainingskraft in Abhängigkeit
von beispielsweise der Zeit oder einer Auslenkung des Trainingsgewichts
zu ermöglichen
ist vorgesehen, dass das Trainingsgerät eine Speichereinrichtung
zur Speicherung von Kennliniendaten eines Verlaufs der Trainingskraft
während eines
Trainingsbewegungsablaufs aufweist.
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Nachfolgen
werden Ausführungsbeispiele des
Erfindungsgedankens näher
erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer schwenkbaren Gewichtsführungseinrichtung
in einem Grundgestell eines Trainingsgeräts, wobei die Gewichtsführungseinrichtung
während
eines Anhebens eines in der Gewichtsführungseinrichtung geführten Trainingsgewichts
einen ersten Neigungswinkel zur Lotrechten aufweist,
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2 die
in 1 dargestellte schwenkbare Gewichtsführungseinrichtung,
die während
eines Absenkens des Trainingsgewichts einen zweiten Neigungswinkel
zur Lotrechten aufweist,
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3 eine
schematische Darstellung der in den 1 und 2 abgebildeten
Gewichtsführungseinrichtung
mit einer Verstelleinrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb,
und
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4 eine
Darstellung gemäß den 1 und 2 von
einer abweichend ausgestalteten Ausführungsform.
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Ein
in den 1 und 2 abgebildetes rahmenförmiges Grundgestell 1 bildet
einen Teil eines nicht vollständig
dargestellten Trainingsgeräts
für das
Krafttraining. Ein Führungskäfig 2 ist
um eine horizontale Schwenkachse 3 schwenkbar an dem Grundgestell 1 gelagert
und nimmt eine Gewichtsführungseinrichtung 4 auf.
In der Gewichtsführungseinrichtung 4 ist
ein ungeteiltes Trainingsgewicht 5 längsbeweglich geführt.
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Ein
Zugmittel 6, beispielsweise ein Seilzug, greift an dem
beweglichen Trainingsgewicht 5 an und ist über eine
in den 1 und 2 lediglich schematisch angedeutete
Umlenkeinrichtung 7, die sich im Bereich der Schwenkachse 3 befindet,
aus dem Führungskäfig 2 herausgeführt. Das
Zugmittel 6 wird, gegebenenfalls über weitere Umlenkeinrichtungen, zu
einem Betätigungselement
geleitet. Zusätzlich können zwischen
dem Trainingsgewicht 5 und dem Betätigungselement weitere Kraftübertragungsmittel wie
beispielsweise Kurvenscheiben mit Tastnocken angeordnet sein, die
an Stelle einer weitgehend konstanten Trainingskraft eine veränderliche,
beispielsweise nicht-lineare
Trainigskraft während
eines Trainingsbewegungsablaufs erzeugen. Das Betätigungselement,
beispielsweise ein Handgriff oder andere bewegliche Teile oder Anschlagsflächen des
Trainingsgeräts,
können
von der trainierenden Person bewegt, ausgelenkt oder verschwenkt
werden, wobei die durch das Zugmittel 6 übertragene
Trainingskraft überwunden
werden muss.
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Die
horizontale Schwenkachse 3 verläuft in den 1 und 2 senkrecht
zur Zeichnungsebene und quer zu einer Führungsrichtung der Gewichtsführungseinrichtung 4.
Der Führungskäfig 2 und
damit die darin angeordnete Gewichtsführungseinrichtung 4 können um
die Schwenkachse 3 verschwenkt werden, um den in den 1 und 2 durch
einen Bogen angedeuteten Neigungswinkel 8 zu verändern.
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Der
Neigungswinkel 8 der Gewichtsführungseinrichtung 4 relativ
zu der Lotrechten ist in 1 größer als in 2.
Die von dem Trainingsgewicht 5 auf das Zugmittel 6 ausgeübte Trainingskraft entspricht
jeweils dem längs
der Gewichtsführungseinrichtung 4 wirkenden
Anteil der Gewichtskraft des Trainingsgewichts 5. Dieser
Anteil ist bei einem geringeren Neigungswinkel 8 gemäß 2 größer als bei
einem größeren Neigungswinkel 8 gemäß 1.
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Um
das erfahrungsgemäß äußerst effiziente „Negativ-Training” durchführen zu
können
muss der Neigungswinkel 8 der Gewichtsführungseinrichtung 4 in
Abhängigkeit
von der Bewegungsrichtung des Trainingsgewichts 5 verändert werden.
Während
eines Anhebens des Trainingsgewichts 5 (dargestellt in 1)
muss die von dem Trainingsgewicht 5 auf das Zugmittel 6 ausgeübte Trainingskraft
geringer (und der Neigungswinkel 8 demzufolge größer) sein
als bei einer Absenkung des Trainingsgewichts 5, wie sie in 2 schematisch
dargestellt ist.
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In 3 ist
lediglich schematisch eine Verstelleinrichtung 9 angedeutet,
die eine automatisch gesteuerte Verstellung des Neigungswinkels 8 der Gewichtsführungseinrichtung 4 ermöglicht.
Die Verstelleinrichtung 9 weist einen geeigneten Winkelsensor
auf oder ist elektrisch leitend mit einem geeigneten Kraftmesssensor
verbunden, der als Bestandteil einer Regeleinrichtung Kraftmessdaten
erzeugt, die eine geregelte Veränderung
des Neigungswinkels 8 in Abhängigkeit von dem tatsächlich ermittelten
Neigungswinkel 8 oder einer gemessenen Trainingskraft ermöglichen.
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Bei
dem in 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Trainingsgewicht 5 über ein als Hebelmechanismus,
bzw. als Druckstangenkette ausgestaltetes Druckmittel 10 und
die Umlenkeinrichtung 7 mit einem Betätigungselement, beispielsweise
mit einem Handgriff verbunden. Der Schwerpunkt des Führungskäfigs 2 mit
der Gewichtsführungseinrichtung 4 befindet
sich oberhalb des Krafteinleitungspunktes des Druckmittels 10 an dem
Trainingsgewicht 5. Der Führungskäfig 2 mit der Gewichtsführungseinrichtung 4 ist über eine
gedachte waagrechte Linie durch die Schwenkachse 3 hindurch
verschwenkt, wobei der Schwenkbereich zweckmäßigerweise auf einen Bereich
zwischen, bzw. oberhalb der Waagrechten einerseits und der Senkrechten
durch die Schwenkachse 3 hindurch andererseits begrenzt
ist.